《Journal of Cleaner Production》：Analysis of modular construction challenges in the UK via a fuzzy DEMATEL-ANP approach
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模块化建筑在英国家庭普及率仅16%，远低于瑞典84%、德国26%的水平。研究从设计师视角，运用模糊DEMAEL-ANP方法揭示：需求不足（23.5%）、供应链断裂（18.7%）、技术标准缺失（15.2%）和监管滞后（12.8%）构成四大核心驱动障碍，而工艺流程缺陷（22.3%）、质量认证不足（19.6%）和知识储备匮乏（14.9%）则形成从属制约系统。通过构建29个因果关联节点，发现技术标准缺失会加剧供应链断裂，而监管滞后将放大质量认证难题。
Xue Zheng|朱涛|Paolo Beccarelli|胡建辉|Nils Jaeger
英国诺丁汉大学建筑与建成环境系，University Park，诺丁汉，NG7 2RD
摘要
模块化施工（MC）是向更工业化和技术先进的施工实践转变的关键创新。与传统建筑方法相比，它在生产力、施工速度和环境性能方面提供了显著改进。然而，其在英国的采用仍然有限，主要是由于持续的劳动力短缺、监管复杂性以及需求不足。这种缓慢的采用速度与该方法公认的优势形成对比，突显了对潜在障碍进行更系统分析的必要性。鉴于设计师在模块化施工实施中的核心作用，本研究从设计师的角度探讨了模块化施工的障碍。通过全面的文献回顾和半结构化访谈，确定了十个关键障碍。为了评估这些障碍的相对重要性和因果相互依赖性，采用了模糊DEMATEL–ANP综合方法。传统的障碍评估方法假设障碍之间存在独立性，未能捕捉到复杂的相互依赖关系。这种综合方法通过结合模糊集合理论来处理语言模糊性，利用DEMATEL揭示因果关系，并通过ANP在相互依赖条件下量化优先级。随后构建了一个内部依赖矩阵来捕捉障碍之间的内在关系，同时利用基于ANP的权重分析来量化每个障碍的相对优先级。分析显示，在英国背景下，需求、供应、技术和监管障碍是主要的驱动障碍，而流程、质量和知识障碍则是受关键因素影响的制约因素。这些发现为制定高影响力的干预措施以支持更有效的模块化施工采用提供了战略基础。
引言
2023年，建筑行业创造了1390亿英镑的新工作价值，占英国GDP的6.7%（国家统计局，2024年）。除了经济影响外，该行业对于应对紧迫的社会挑战也至关重要，尤其是持续的住房危机（Airgood-Obrycki和McCue，2024年）。英国政府设定了到2030年提供150万套新住房的雄心勃勃的目标，相当于每年约30万套住房（英国政府，2024a）。然而，实际完成情况仍低于这一目标，2024年新住房竣工数量仅为124,144套，比2023年减少了7%，而私营部门的竣工数量下降了10%（国家住房建筑委员会，2025年）。这种不足源于根深蒂固的问题，如劳动力短缺、生产力低下、材料成本上升和复杂的监管流程（Agapiou，2022年）。
模块化施工（MC），通常被称为场外或预制施工，已成为解决传统方法低效率的变革性方案。通过在受控的工厂环境中制造建筑组件并在现场组装，MC提供了多项优势：项目进度加快，比传统方法快高达40%（Hammad等人，2019年），材料浪费减少近80%（Zhang等人，2024年），以及质量控制提升（Shin和Choi，2022年）。这些特点使得模块化技术在解决英国住房供应缺口的同时提高了整体施工效率。然而，尽管有这些优势，其采用率仍然有限。2023年，模块化住房仅占新建筑的16%（NBS，2023年），反映出持续的障碍，包括与传统方法相比较高的前期成本、供应链碎片化以及市场负面看法，特别是对美观限制、质量较低的担忧，以及与临时住房的关联（Wuni和Shen，2020年）。
在全球范围内，英国在采用模块化方法方面落后于其他国家。在瑞典，现在84%的新住房是使用预制系统在工厂建造的（Mordor Intelligence，2024年）。荷兰的预制建筑行业快速增长，2024年的价值达到36.7亿欧元，预计到2030年将占所有新住宅建筑的约50%，这得益于创新的建筑实践和紧迫的住房需求（DutchNews，2025年；ResearchAndMarkets.com，2025年）。在德国，预制建筑占新住房的26%以上，尤其是在住宅领域（Business Wire，2025年）。相比之下，如图1所示，包含七类模块化和场外施工方法的MMC在2024年占英国新住宅建筑的约18%，到2025年初上升到24%（The Offsite Guide，2025a）。这一比较突显了英国通过学习国际最佳实践来提高模块化采用潜力的机会。
然而，几个特定于英国的因素限制了模块化施工的更广泛采用。首先，监管和规划摩擦限制了可交付的场地并延长了项目周期；规划延误、复杂的审批程序和资源不足的地方当局经常被列为障碍（英国政府，2022a）。其次，标准化和认证只是最近才取得进展；之前标准的碎片化限制了共同的质量基准，增加了设计师、监管机构和金融机构的风险感知（英国政府，2024b）。第三，英国工业结构的碎片化，开发商、制造商和设计团队之间的垂直整合有限，减少了在工厂产能和可重复设计系列上进行协调长期投资的动力。最后，劳动力短缺和不足的技能提升计划限制了行业能力并增加了项目风险（英国政府，2024b）。
尽管模块化施工有显著加速项目进度、减少材料浪费和提高资源效率的潜力，但其采用仍然有限。解决阻碍广泛实施的障碍对于实现英国政府的住房交付目标至关重要。此外，不仅需要识别这些障碍，还需要理解它们在建筑生态系统中的相互作用。高前期成本、供应链碎片化和监管复杂性等挑战之间的相互依赖性可能会放大它们的整体影响，使得孤立干预措施效果不佳。因此，了解障碍之间的因果关系对于设计综合和有针对性的策略至关重要。除了理解这些相互依赖性外，评估各个障碍的相对重要性或权重也同样重要，以便有效分配资源。虽然现有研究主要集中在中国（Liu等人，2023年；Luo等人，2015年；Mao等人，2015年）、香港和新加坡（Xu等人，2020年）、德国（Feldmann等人，2022年）、智利（Ortega等人，2023年）、英国（Agapiou，2022年）以及一项比较中国和英国的研究（Rahman，2014年），但在英国背景下对障碍的因果关系和相对权重的全面分析仍然缺乏。此外，尽管全球对MC障碍进行了大量研究，但从设计师角度同时探索障碍之间的相互关系及其相对重要性的研究在英国仍然很少。
本研究的研究问题构建遵循了基于差距识别和理论问题化的双重方法（Sandberg和Alvesson，2011年）。通过系统的文献回顾，确定了三个关键差距。首先，尽管英国具有独特的监管和采购背景，但现有文献中关于模块化施工（MC）采用的英国特定障碍仍然不足。其次，虽然开发商和承包商的观点已被广泛研究，但设计专业人士的观点却基本上被忽视了，尽管设计师是决定MC结果的关键参与者。第三，尽管许多研究确定了单个障碍，但很少有研究探讨这些障碍之间的相互关系，只有在德国（Feldmann等人，2022年）和中国（Gan等人，2018年）的特定国家背景下进行了有限的探索。
更根本的是，本研究挑战了现有文献中普遍存在的一个假设，即所有利益相关群体在采用MC时面临的障碍是相同的。这一假设由于以开发商为中心的研究占主导地位而得到强化，可能会掩盖与设计相关的独特挑战（例如，设计标准化、美学灵活性、技术协调），这些挑战与现有研究中强调的财务和采购障碍有根本不同。同样，将障碍视为孤立现象而非相互关联的系统，可能会导致无效的干预措施，无法解决根本原因。通过采用设计专业人士的视角并研究障碍之间的相互依赖性，本研究旨在揭示障碍系统之前未被认识到的维度。
为了解决这些差距和理论问题，本研究提出了两个研究问题。第一个问题探讨了设计专业人士遇到的具体障碍：
RQ1：从设计师的角度来看，当前在英国更广泛采用模块化施工的障碍是什么，特别是在设计可行性、技术协调、监管合规性和项目交付方面？
第二个研究问题探讨了这些障碍如何相互作用及其相对重要性：
RQ2：从设计师的角度来看，这些障碍如何相互作用并影响彼此，它们在阻碍模块化施工采用方面的相对重要性是什么？
识别和理解这些障碍之间的关系对于指导有效的政策干预和优先分配资源至关重要。为此，本研究进行了文献回顾，以整合最常被引用的挑战，并采用了称为模糊决策制定试验和评估实验室（DEMATEL）的方法。该方法用于揭示障碍之间的因果关系，而分析网络过程（ANP）方法用于确定它们的相对重要性。这种结合提供了结构洞察和优先级，为有针对性的策略提供了全面的基础。通过这样做，本研究对英国模块化施工的关键障碍进行了系统分析，既提供了理论理解，也提出了实际建议。
部分摘录
设计师在模块化施工中的作用和挑战
建筑师和设计师在确定模块化施工的可行性、性能和市场接受度方面发挥着核心作用。他们早期的决策可以影响建筑物运营成本和环境影响的高达80%（Bogenst?tter，2000年），突显了设计在推动可持续和成本效益结果方面的战略重要性。与传统施工不同，模块化系统将设计与制造、运输和现场组装紧密结合
方法论
研究方法遵循了图2所示的结构化三阶段过程。在第1步中，通过全面的文献回顾和半结构化专家访谈，确定了影响英国模块化施工行业的关键障碍。在第2步中，使用模糊DEMATEL方法来研究已识别障碍之间的相互关系。通过成对的语言评估收集专家意见，构建了直接关系矩阵
结果
基于英国专家的汇总意见，确定了障碍的最终排名和相互关系。如第3.3节所述，专家语言评估得出的初始关系矩阵在表6中报告。在此基础上，使用方程（11）计算了总关系矩阵，结果呈现在表7中。此外，障碍的因果结构在图3中可视化，而图4显示了障碍之间的相关性
讨论
根据模糊DEMATEL–ANP分析确定的因果关系，提出了七项实际策略来促进英国模块化施工的采用。这些建议基于行业专家的实证见解，并针对英国的监管、工业和劳动力背景进行了调整，而不是普遍的政策目标，如图5所示。按相对重要性顺序讨论了障碍组，突出了关键优先事项
结论
本研究通过综合模糊DEMATEL-ANP分析研究了英国的模块化施工障碍，确定了十个障碍，按系统角色分类，并揭示了监管、需求、技术和供应因素作为影响下游过程、质量和知识约束的因果驱动因素。
作者贡献声明
Xue Zheng：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原稿、可视化、验证、软件、方法论、调查、形式分析、数据整理、概念化。
Zhu Tao：资源、方法论。
Paolo Beccarelli：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、资源、概念化。
JianHui Hu：撰写 – 审稿与编辑、验证、监督、资源、方法论。
Nils Jaeger：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
